虚拟实验实训环境是当前国内外许多组织研究和设计的热点对象, 很多著名的高校和科研机构已经实现了比较成熟的虚拟实验实训系统并正式投入使用, 国内典型的虚拟实验系统有清华大学的数字防灾与虚拟工程实验室;典型的虚拟实训系统有民航教育培训系统的民航客运虚拟实训系统, 这些虚拟实验实训系统的开发建设最终目的都是为了创建出一个具有高度仿真性和交互性的虚拟实验实训环境。早在2006年教育部就曾发文鼓励广大职业教育机构“要充分利用现代信息技术, 开发虚拟工厂、虚拟车间、虚拟工艺、虚拟实验。”
所谓虚拟实训环境就是利用虚拟现实技术建立起来可用于学生的理论验证或实践操作的场所, 相比实体环境而言, 虚拟实训环境中的“设备”与“部件”多是虚拟的, 这些设备可以随意生成和删除, 也可根据需要升级更新。由于虚拟现实技术有着极高的沉浸性和交互性, 学生可以在虚拟的环境中扮演一个角色并融入到这一学习和技能训练的环境中去, 从而达到实训教学的效果。对于一些带有一定危险性的操作项目 (如飞机驾驶) 而言, 虚拟实训环境还有着无可比拟的安全性和可反复性。不难预见虚拟实训环境的合理利用将能极大地提高职业教育实践教学质量和效率。
近年来, 职业教育越来越受到各级政府及广大企业的重视, 对职业教育的支持和投入力度也较以往大幅提升, 但由于职业教育对实践操作环节的特殊要求, 现有的投入与社会对高技能人才的日益迫切的需求相比着实显得有些杯水车薪, 大型设备、高技术含量仪器等需要高投入的实训资源让广大职业教育机构望之兴叹。基于虚拟技术的实训环境的实现和应用无疑为解决这一矛盾找到了一条极佳的出路, 事实上, 虚拟实训教学模式在部分职业院校已经取得了很理想的效果。
职业教育机构在开展实训教学中合理利用虚拟实训环境可将一些不便于在现实环境中开设的项目转移到虚拟环境中进行, 比如计算机硬件教学中的“磁盘分区和格式化”、网络安全课程中的“未知软件代码检测”和“网络对攻演练”等对系统数据有破坏性的项目。这样以来, 既能够保证学生能真实地参与到实践操作全过程, 又能避免学生的误操作对实体设备的损坏。
相对花大笔资金去购买昂贵的设备而言, 虚拟实训环境的建设的经费投入更具“亲和力”, 而且虚拟实训在虚拟环境中进行, 耗材和设备损坏上几乎不会再产生成本。
虚拟实训环境大多以数字化系统为载体, 这些数字化平台可运载几个甚至是几十个不同的虚拟实训环境, 且在单一平台上可实现多环境的同步运行, 这样以来设备的使用率将大大提高, “为一个项目建设一个实训室”的历史将一去不复返。
虚拟技术的运用可以使预先制定好的某个虚拟实训环境在很短的时间内搭建完成, 而且这些环境可以实现单机到群的复制或克隆, 这样以来原有的繁杂的实训准备工作变得无比轻松, 管理者可以摆脱枯燥的重复动作。另一方面, 由于处于虚拟的环境中, 外部环境对系统本身的潜在威胁也相对小了很多, 管理难度也相对较低。
虚拟实训环境诸多优点值得肯定, 但毕竟虚实之间还存在着区别, 职业教育机构在合理利用的基础上必须把握尺度, 需理清和区分可替代与不可替代之内容, 只有做到虚实有度, 真伪结合才能真正达到理想的实训教学效果。在此, 结合常见虚拟实训环境的主要特点, 提出如下几点建议。
职业教育对课程体系的改革呼声一直很高, 实践能力培养应该成为职业教育课程中的重要内容, 为达到这一培养目标, 必须改革现有的课程体系, 在专业课程中实现具体项目模块化, 每个模块制定出一套实践操作能力要求。值得注意的是, 在虚拟实训环境下, 各项目模块的设置必须考虑到虚拟环境对其教学情境的实现的可行性, 这将直接决定着该课程体系是否适合开展虚拟实训教学。
实践教学本身对实训教师的技能素质和职业道德的要求就很高, 在虚拟实训环境下进行实训教学则要求实训教师队伍具备一定的信息化教学能力, 要能够熟练地搭建和操作虚拟实训系统平台并能帮助学生解决遇到的各种问题。
虚拟实训环境建设需要一支专业队伍, 这支队伍需要有较高的信息化建设水平同时又要对职业教育实训教学环节十分熟悉, 其任务是开发建设适合开展各类实训教学项目的虚拟实训环境, 并对其进行维护、完善和升级。基于实际情况, 不必每个机构都设立研发队伍平台, 可由相关职能部门 (如电教馆) 统筹设立以供本区域内职业教育机构所共享。
在运用虚拟技术手段进行教学时必须认识到不是所有的情境都可以使用虚拟技术来实现, 对于无法使用虚拟技术实现或用虚拟技术实现后教学效果欠佳的项目模块还是得通过虚实结合的方式进行。职业教育中实训教学的目的很明确就是确保切实提高学生的实践操作能力。
随着虚拟技术的不断完善进步, 其在职业教育实训教学中的应用将会越来越广泛, 这两者的结合将给职业教育带来深入的内容、模式、手段等方面的改革和创新, 当然, 期间可能出现很多理论和技术上的问题, 但应该相信虚拟实训环境的应用前景是光明的, 它的发展必将开拓出职业教育实训教学方式的全新格局。
摘要：虚拟技术在职业教育中的运用必将引发一场教学手段改革的潮流, 职业教育机构应积极利用虚拟技术切实提高学生实践操作能力, 可从课程体系改革、提升教师队伍素质和创新虚拟实训系统等方面入手, 推广和使用好虚拟实训模式。
关键词：职业教育机构,虚拟实训环境,建设,思考
[1] 席洁.网络虚拟实验的构建与思考[J].宁波工程学院学报, 2007, 19 (4) :92～95.
[2] 屠文川.虚拟实验室构建技术及原则的探讨[J].实验室科学, 2007 (5) :90～91.
[3] Sandeep Singhal, MichaelZyda, 潘金贵, 译.网络虚拟环境设计与实验[M].北京:电子工业出版社, 2006.
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